Disruptores endocrinos. Composición química, mecanismo de

Revisión •
Disruptores endocrinos. Composición química,
mecanismo de acción y efecto sobre el eje
reproductivo
Hugo Scaglia, Carlos Chichizola, Maria Cecilia Franconi, Beatriz Ludueña,
Carlos Mastandrea, Javier Scaglia
Laboratorio de Determinaciones Hormonales. Hospital Italiano de La Plata y Alkemy-Center Lab. Santa Fe
Reproducción 2009; 24:74-86
Resumen
Los disruptores hormonales son cualquier compuesto
químico contaminante del medio ambiente que una
vez incorporado a un organismo afecta el equilibrio
hormonal en el humano y en diversas especies.
Pudieran clasificarse en: derivados de productos farmacéuticos, productos naturales, fungicidas, pesticidas organoclorados, derivados de la industria del
plástico, derivados del antraceno, miméticos androgénicos y metales.
En los últimos 69 años se han documentado alteraciones importantes en numerosas especies localizadas
en diferentes áreas del planeta; entre otras, pérdida
de la capacidad reproductora e instinto maternal,
mortandad masiva de algunas especies, comportamiento sexual anormal o deformaciones de los órganos reproductores.
Los disruptores endocrinos (DE) pueden actuar modificando la biosíntesis, el transporte y el metabolismo de los esteroides sexuales y como agonistas o antagonistas androgénicos o estrogénicos por interacción
con sus respetivos receptores, alterando en consecuencia el equilibrio fisiológico hormonal en ambos sexos
induciendo fenómenos patológicos en los respectivos
ejes reproductivos. En varones recién nacidos puede observarse micropene y en adultos oligospermia,
anormal movilidad y morfología espermáticas y disminución de la testosterona. En niñas pueden producir telarca prematura y en mujeres adultas alteraciones de la fertilidad o esterilidad. Pudieran también
estar involucrados en procesos de carcinogénesis.
Correspondencia: Hugo Scaglia
E-mail: [email protected]
74
Las distintas sociedades científicas deberían tratar
de obtener mayor efectividad en el control de las
sustancias químicas para la protección de la salud
y del medio ambiente. Esto no significa que se prohíba la síntesis de estos compuestos, algunos de los
cuales tienen gran importancia en la agricultura y
la ganadería. Lo que sí debería lograrse es una mayor motivación para que la industria química desarrolle compuestos con las acciones benéficas necesarias sin interferir en los mecanismos hormonales.
Introducción
En los últimos 69 años se han documentado
alteraciones importantes en numerosas especies
localizadas en diferentes áreas del planeta. Estos
problemas incluyeron diversos fenómenos entre
los que se han reportado:
1.Pérdida de la capacidad reproductora e instinto maternal, así como pérdida del instinto de
aparearse y de crianza en las águilas de Florida,
en los visones del Lago Michigan o la muerte
antes de salir del huevo de las gaviotas del Lago
Ontario y los caimanes del Lago Apopka.
2.Mortandad masiva como la desaparición de
las nutrias en algunos ríos de Inglaterra y de
focas del Mar del Norte y delfines del Mediterráneo.
3.Comportamiento sexual anormal como la formación de parejas entre hembras de gaviotas
en California. Este comportamiento también
se observó en otras aves de los Grandes Lagos,
Massachusetts y Golfo de Puget.
4.Deformaciones en los órganos reproductores
como lo observado en caimanes en el Lago
Apopka, donde los machos presentaron penes
anormalmente pequeños y feminización de peces a la salida del vertido de depuradores de
aguas municipales en Inglaterra.
Disruptores endocrinos
En el libro de Krimsky Hormonal Chaos se
puede leer una importante revisión histórica y una
visión futura de este problema.1
El punto común a los numerosos problemas
sufridos por especies tan diferentes, incluso vegetales, y localizadas en lugares tan lejanos, fueron
aquellos controlados en gran parte por su sistema
endocrino y estuvieron ocasionados por la exposición a sustancias químicas sintéticas.2
Cada vez son más las evidencias científicas que
muestran que numerosas sustancias con diferentes estructuras químicas pueden interferir con los
procesos biológicos regulados hormonalmente.
A través de la experimentación se observó la
afectación de la función reproductiva y el desarrollo. Aunque más difícil de demostrar, también
existen evidencias de que estas sustancias afectarían a los humanos.3
Definición de los disruptores endocrinos (DE)
Un DE es cualquier compuesto químico contaminante del medio ambiente que una vez incorporado a un organismo afecta el equilibrio hormonal del mismo en diversas especies, entre ellas
el humano.
Numerosos sistemas han sido descriptos que
afectan el eje reproductivo masculino (ver cita 4
para una revisión al respecto), sin embargo, cuali
y cuantitativamente son superiores aquellos que
resultan agonistas-antagonistas de las hormonas
sexuales femeninas.5
Estos DE son diferentes tipos de sustancias
químicas que son usadas en una amplia variedad
de herbicidas, fungicidas, insecticidas, en la industria del plástico, en producción de cosméticos y
comestibles y son contaminantes de los efluentes
de varias industrias.6
La nomenclatura que han recibido los disruptores hormonales es muy diversa. En general se los
denomina estrógenos ambientales,7 sin embargo,
han recibido también denominaciones tales como
xenoestrógenos,8 hormonas ambientales,9-10 agentes hormonales activos11 y señales ambientales,12
entre otras.
La concentración de los DE es muy baja. Sin
embargo, debido a que no son transportados por
proteínas sus niveles son biológicamente activos
pudiendo alterar el delicado balance hormonal
comprometiendo la salud reproductiva y pudien-
Hugo Scaglia y col
do estar involucrados en procesos de carcinogénesis.13 (Ver más abajo para una explicación del concepto de actividad biológica de los esteroides).
En síntesis, está claramente demostrado que
los DE pueden actuar como agonistas-antagonistas androgénicos o estrogénicos alterando el equilibrio fisiológico hormonal en ambos sexos induciendo fenómenos patológicos en los respectivos
ejes reproductivos.
Fisiología y mecanismo de acción de los
estrógenos y andrógenos
Producción y transporte de hormonas esteroideas sexuales.
La testosterona (T) en el hombre es producida
en las células de Leydig del testículo estimulada
por LH y regulada por factores sintetizados en
las células de Sertoli estimuladas por FSH. 14 La
Dihidrotestosterona (DHT) es producida por la
acción de la 5α-reductasa sobre la T en diversos
tejidos periféricos.
El origen de la T en la mujer es 25% del ovario, 25% de la adrenal y el 50% restante proviene
periféricamente de precursores como el sulfato de
dehidroepiandrosterona (DHEA-S), la DHEA libre y la androstenediona (A4). Estos precursores
son de origen adrenal en el 90%, 80% y 40%,
respectivamente. El remanente de los mismos es
de origen ovárico. La DHT se produce en tejidos
periféricos, particularmente en la piel, por acción
de la 5α-reductasa, tanto tipo 1 como 2.15
El estradiol (E2) en ambos sexos es producido por la acción de a CYP19 aromatasa sobre la
T y A4. En el hombre esta acción es estimulada
por LH y posiblemente por FSH. 14 En la mujer
la producción de E2 se realiza en las células de
la granulosa inducida por el efecto trófico de la
FSH. La aromatización también se efectúa en la
mama, cerebro, hueso, endometrio, músculo liso,
endotelio vascular, placenta y piel.15
Estos esteroides circulan en parte libre y
en parte unidos a una proteína de gran afinidad y baja capacidad, la SHBG. La afinidad
de la DHT, de la T y del E2 es de 5.5, 1.6 y
0.7x109M-1, respectivamente, con una velocidad de disociación mayor de 20 segundos,
velocidad de tránsito de un vaso aferente a un
capilar, por lo cual se acepta en general que esta
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Reproducción - Vol 24 / Nº 2 / Junio 2009
fracción no actúa en los tejidos periféricos. Una
importante fracción de los mismos circula unida a la albúmina, proteína de gran capacidad y
con una afinidad 10.000 veces menor (104 M
-1) que la de la SHBG y con una velocidad de
disociación menor de 20 segundos. La porción
libre y la unida a la albúmina difunden a través
de la membrana celular en los tejidos periféricos
ejerciendo su acción biológica en aquellos que
tengan receptores específicos para los mismos.
A estas fracciones se las denomina biodisponibles.
Receptor de hormonas esteroideas sexuales
Los receptores de andrógenos (RA) y de estradiol (RE) son miembros de una superfamilia
de receptores nucleares de tipo 1, junto con los
de glucocorticoides, progesterona y hormonas
tiroideas. Este tipo de receptor se caracteriza
porque se homodimeriza en presencia del ligando. Los del tipo 2 lo hacen formando un
heterodímero con el receptor del ácido 9-cis retinoico; los ligandos de estos receptores son las
hormonas tiroideas, vitamina D, ácido transretinoico y el PPAR. Los del tipo 3 son orfánicos (o huérfanos) no conociéndose exactamente
hasta el frecuente cuáles son sus ligandos.16
Los RA y RE existen en condiciones basales
como complejos citoplasmáticos inactivos formados con asociación de proteínas de choque
térmico (HSPs).
Funcionalmente estos receptores constituyen un grupo de factores de transcripción que
regulan la expresión genética en diversos procesos fisiológicos.16
EL RA y la forma α y β del RE están codificados por 3 genes que presentan 8 exones
cada uno, ubicados en los cromosomas X, 6 y
14, respectivamente. Estos receptores presentan
una caracterizada por tener 8 cisteínas que se
unen cada 4 de ellas a 2 moléculas de Zn formando los denominados “dedos de Zn”. Los
receptores tienen tres dominios diferentes: el
de unión al ligando en el COOH terminal, el
de dimerización y unión al ADN en la zona de
los dedos de Zinc, y el dominio modulatorio
76
en la zona del NH2 terminal. Los andrógenos
o los estrógenos entran en el citoplasma y selectivamente se unen a sus receptores, con lo
cual cambia la conformación de éstos y se liberan las HSPs por pérdida de la afinidad por las
mismas. El receptor unido al esteroide se activa,
se dimeriza con otro receptor por uno de los
dedos de Zn y se introduce en el núcleo y por
el otro dedo de Zn se une al ADN en la región
promotora del gen, reconociendo las estructuras cortas específicas del ADN y adquiere su
actividad de factor de transcripción. Al final de
esta operación el dímero se incrusta en el ADN
formando un compuesto de iniciación que regula la trascripción de genes específicos (para
una completa revisión ver cita 17). En la Figura
1 se muestra un esquema del RA, sus dominios
y la expresión de cada exón en cada uno de los
dominios correspondientes. El RE es similar.
La Figura 2 muestra en detalle la composición de
aminoácidos de los 2 dedos de Zn y dentro de
éstos aquellos que permiten dimerizarse o unirse
al ADN.
La zona de reconocimiento en el ADN del RA
y del RE respectivamente se denominan Elemento
de Respuesta a los Andrógenos (ERA) y Elemento de Respuesta a los Estrógenos (ERE). A través
de este mecanismo la unión al ERA y al ERE se
activa el TATA box y recluta factores de transcripción generales (FGTs) y específicos de andrógenos
(FATs) y estrógenos (FETs), respectivamente. En
ambos casos se activa la RNA polimerasa II en la
región promotora para andrógenos y estrógenos
respectivamente, induciendo la expresión genética. La Figura 3 muestra un esquema del mecanismo de acción genómica de los andrógenos y
estrógenos mediada por su receptor. El ERA y
ERE son estructuras palendrómicas localizadas en
zonas regulatorias de los genes dependientes de
andrógenos y estógenos. Son secuencias repetidas
invertidas separadas por tres nucleótidos como
puede verse para cada una de ellas.
ERA: 5´ TGTTCT nnn AGAACA 3´
3´ ACAAGA nnn TCTTGT 5´
ERE: 5´ GGTCA nnn TGACC 3´
3´ CCAGT nnn ACTGG 5´
Hugo Scaglia y col
Disruptores endocrinos
Figura 1.
Figura 2.
Figura 3.
Cys
NH2
AF1
Cys
Zn
Cys
Cys
Cys
Cys
Zn
Receptor
Activo
Cys
Cys
E-A
AF2
D e d o d e Z n 1 D e d o d e Z n 2 Unión al
U n ió n a l E R A
D im e r iz a r
Núcleo
E-A
A c t iv a c ió n d e U n ió n a l
T r a n s c r ipc ió n L ig a n d o
HSPs
COOH
HSPs
Receptor
Inactivo
1
2
3
Comosomo X; X
4
q 11-12
5 6
7
8
EXONES
77
Reproducción - Vol 24 / Nº 2 / Junio 2009
Estos receptores pueden, en determinadas
circunstancias, tener un efecto represor sobre la
transcripción cuando el dominio de transactivación está escondido impidiendo la activación del
mismo.
En síntesis, dado que el RA y el RE son factores
de transcripción que se encuentran inactivos por
estar unidos a las HSPs, la activación de los mismos por desplazamiento de éstas permite la trasncripción genómica. Esta activación se produce en
el RA por la T y DHT, y en el RE por estradiol;
sin embargo cualquier sustancia que pueda desplazar las HSPs, del RA o del RE tendrá un efecto
androgénico o estrogénico respectivamente.
Mecanismo de acción de los disruptores
endocrinos
La acción de mimetizar o antagonizar la acción
hormonal se produce a distintos niveles:
1.A nivel periférico modificando la biosíntesis,
el transporte o el metabolismo de los esteroides induciendo enzimas de la familia CYP2B y
CYP3A.
2.A nivel de los órganos blanco activando o inhibiendo los receptores, afectando la actividad
transcripcional de los mismos, inhibiendo la
actividad histona de acetilasa, estimulando la
quinasa mitogénica o afectando a lo ancho del
genoma el estado de metilación del ADN.
En la Figura 3 se muestran posibles sitios de
acción de los disruptores endocrinos modificando
el equilibrio hormonal.
Características químicas de los disruptores
endocrinos
Las características químicas de los DE pueden
ser de diverso tipo. (Para una extensa revisión de
los mismos ver citas 18 y 19). Algunos de los más
significativos, tanto por su frecuencia en diversos
productos de uso como porque podrían afectar la
salud en el humano, son los siguientes (Figuras 4,
5, 6 y 7):
1.Farmacéuticos:
a) Dietilestilbestrol, etinilestradiol.
2.Productos naturales:
a) Fitoestrógenos como el genistein y el daidzein contenidos en la soja.
3.Fungicidas:
78
a) Zearalelona, micotoxina fúngica producida
por el Fusarium. La Figura 4 muestra la estuctura química de los principales compuestos de
estos 3 grupos, así como del bisfenol A de la
industria del plástico.
4.Pesticidas organoclorados. La Figura 5 muestra la estructura química de los principales
compuestos que se describen a continuación:
a) Kepone.
b) DDT.
c) Policlorados difenilos, estos últimos derivados del Aeroclor pudiendo estar subsistuidos
por 3 o hasta 8 átomos de carbono.
5.Plásticos y compuestos industriales:
a) Bifenol A, en la producción de polímeros
del plástico.
b) Ftalatos. El ftalato se utiliza como plastificante en muchos plásticos desde 1930, además
de usarse en tintas, productos de empaque, adhesivos, fórmulas de leche para niños, quesos,
margarinas, fluoruro de vinilo para pinturas de
emulsión, pesticidas, spray para cabello y repelentes de insectos, entre otras aplicaciones.
c) Principales metabolitos de los ftalatos: dimetil, Dietil, Di—n-butil, Di-isobutil, butil,
butil bencil, Di (2-etilhexil), Di-iso-nonil,
Di-iso-decil, Di (2-propilheptil). (Para una
descripción detallada de la estuctura de estos
metabolitos y de su acción tóxica ver cita 20).
El 95% del [di (2 etilhexil) ftalato] se emplea
en la fabricación del policloruro de vinilo. Se
usan también como conservantes alimentarios
debido a su capacidad antioxidante. Son solubles en grasa, se acumulan en tejido adiposo y
también tienden a concentrarse en alimentos
como la manteca, margarina y el queso.
d) Los productos de combustión de los ftalatos
son las dioxinas y furanos que se producen en
presencia de hidrocarburos al calentarse hasta
200 grados. No se puede evitar esta formación.
La Figura 6 muestra la estructura química de
los principales ftalatos, la del policloruro de vinilo y de sus productos de combustión, dioxinas y furanos.
e) El otro problema es que debido a que el
policloruro de vinilo puro es un material inflexible y débil se necesita agregarle arsénico
y plomo. Al quemarse el policloruro de vinilo
estos metales pesados se transforman en polvo
Hugo Scaglia y col
Disruptores endocrinos
y se fugan al medio ambiente, constituyendo
otra amenaza a la salud pública. Hay bastantes
estudios en los Estados Unidos, en Inglaterra
y en otros países referentes a los problemas relacionados con el hecho de vivir próximo a un
incinerador.21-22
6.Miméticos
androgénicos: actúan activando o
inhibiendo el receptor de andrógenos. 23-24
7.Hidrocarburos
aromáticos: relacionados con
el fenantreno, que constituye la base de la producción de los esteroides sexuales, mineralo y
glucocorticoides.
La Figura 7 muestra la estructura química de
hidrocarburos aromáticos vinculados al fenantreno.
8.Metales:
cadmio, mercurio, uranio, arsénico,
plomo y metaloides.
Figura 4.
A
B
OH Etinil
HO
HO
Daidzein
O
HO
OH
OH
Dietiletilbestrol
C
O
Etinil estradiol
HO
OH
O
OH
HO
HO
O Genistein
D
O
O
HO
Zearalelona
Bisfenol A
OH
Figura 5.
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
CH
Cl
Cl
Cl
O
CCl3
Cl
Cl
DDT
Cl
Kepone
Clordecone
1-1´(2,2,2 tricloro etilideno)bis[4 clorobenceno]
2
1´ 2´
1
3
6
4
5
6´
5´
Aroclor
3´
4´
Compuestos Policlorados Bifenilos – PCBs
Triclorados
2, 2´, 3
2, 3, 4´
3, 4, 4´
Tetraclorados Pentaclorados Hexaclorados
2, 2´, 3, 3´
2, 2´, 4, 4´
2´, 3, 3´, 5
2, 2´, 3, 3´, 6
2, 2´, 4, 6, 6´
2´, 3, 4, 5, 6
2, 2´, 3, 4´5, 5´
Heptaclorados
2, 2´, 3, 3´,4, 5, 6´
Octaclorados
2, 2´, 3, 4, 4´, 5, 5´ 6
79
Reproducción - Vol 24 / Nº 2 / Junio 2009
Figura 6.
A
O
O
O
CH3
CH3
O
O
CH3
O
CH3
O
O
CH3
O
DnBP
O
O
CH3
O
O
3HC
B
CH3
DiBP
Cl
Cl
CH3
CH3 CH3
O
O
CH3
Dioxinas O
Cl
Cl
-CH2-CH-CH2-CH-
CH3
CH3
3HC
O
CH3
C
DEHP
O
O
BzBP
O
DMP
O
O
O H3C
O
O
CH3
CH3
CH3
DiNP
Cl
Cl
O
2-3-7-8- Tetraclorodibenzo-p- dioxina
n
Cl
Furanos
Cl
Policloruro de vinilo (PVC)
Cl
O
2-3-7-8-Tetraclorodibenzofuran
Cl
Figura 7.
Antraceno
Fenantreno
Benzopireno
Modificaciones de la función reproductiva
inducida por los disruptores endocrinos
Como describimos en párrafos anteriores los
receptores de andrógenos y estrógenos son proteínas que actúan como factores de transcripción
activándose en presencia de los ligandos, T o
DHT y E2, respectivamente, quienes liberan las
HSPs. Este fenómeno no es absolutamente específico dado que diversas sustancias pueden activar
80
los receptores de andrógenos y/o estrógenos separándolos de las HSPs con lo cual los receptores
ejercerían su acción androgenizante o feminizante respectivamente a nivel genómico. Además de
este efecto sinérgico, estos fenómenos pueden ser
inhibitorios parciales modificando la producción
o transporte de estos esteroides, la interacción de
los mismos con los receptores o los mecanismos
genéticos de su acción.
Disruptores endocrinos
Disruptores endocrinos y función reproductiva
Previamente hemos publicado una revisión de
las alteraciones de la función reproductiva masculina.4 En general las acciones que modifican el
eje testicular están ocasionadas por DE que actúan
como miméticos estrogénicos.
Lo siguiente constituye una síntesis de la revisión referida. Han sido descriptos hombres
contaminados con Bifenol A (se une al receptor
de estrógenos) que presentan oligospermia.25 En
varones recién nacidos contaminados con PCBs
y DDT, actuando por su unión con el receptor
de estrógenos, se observó micropene, pero no se
describieron efectos sobre el tamaño testicular o
estados de desarrollo de Tanner.26 También han
sido descriptas alteraciones en el espermograma.
En niveles menores de 20 millones de espermatozoides por ml, se encontró una relación inversa
con la concentración circulante del disruptor endocrino. Además, se describió una relación entre
el tiempo de exposición al DE y movilidad y morfología anormal de los espermatozoides.27
En referencia a los ftalatos, los policloruros
de vinilo, en cuya preparación se utilizan los ftalatos y las dioxinas y furanos, productos de la
combustión de los policloruros de vinilo, la EPA
(Environmental Protection Agency – Agencia de
Protección Ambiental) asignó a estos compuestos
efectos tóxicos múltiples, entre ellos atrofia gonadal y disminución de la testosterona y de los
caracteres sexuales en el hombre. La EPA acordó
que el efecto tóxico de las dioxinas puede incluir
letalidad, atrofia gonadal, hiperplasia, metaplasia,
disrupción endocrina, carcinogenicidad, toxicidad reproductiva y del desarrollo, toxicidad dérmica, inmunotoxiciad, neurotoxicidad, toxicidad
hepática y vascular. Los contaminantes orgánicos
persistentes inducen importantes modificaciones
de la función espermática. En estudios realizados
en 61 países se los involucra en la disminución
del volumen espermático. Entre 1949 y 1990 el
mismo disminuyó de 3,4ml a 2,75ml en el eyaculado y en este mismo período la concentración
espermática disminuyó de 113 a 66 millones de
espermatozoides por mililitro.28
Estudios experimentales en roedores en los últimos 10 años han demostrado que varios ftalatos,
cuando se administran en períodos críticos del
desarrollo del tracto reproductivo, alteran los me-
Hugo Scaglia y col
canismos de las vías de biosíntesis de andrógenos.
La valoración de infantes a los 12 meses de nacidos demostró una menor edad gestacional al nacimiento y menor distancia anogenital. A los 3 años
se observó reducido tamaño del pene y descenso
testicular incompleto, aumento de SHBG, LH y
de la relación LH/libre y alteraciones respiratorias.
(Ver cita 29 para una revisión sobre ftalatos y efectos sobre el eje reproductivo masculino).
Acción de los disruptores endocrinos a nivel
periférico modificando la biosíntesis de los
andrógenos
La industria del cuero se caracteriza por producir diferentes tipos de efluentes en cada una de las
etapas de su producción. Kumar y col30 examinó
el potencial androgénico de los efluentes de este
tipo de industria. El análisis de los componentes
de estos efluentes determinados por cromatografía
gaseosa en tándem con espectrometría de masas
demostró, entre otras, la presencia de varios compuestos aromáticos como nonylfenoles, hexaclorobenceno y varios derivados de las tinturas. Estudiando el efecto de estos compuestos sobre los
órganos accesorios de ratas machos castradas se
demostró un significativo incremento de la producción de testosterona testicular y adrenal, y una
disminución de las gonadotrofinas. Consistente
con estos resultados se observó hiperplasia de los
túbulos seminíferos y hasta 2 veces la producción
espermática. El análisis por reacción en cadena
de la polimerasa por transcriptasa reversa demostró un incremento de la actividad P450scc, 3
β-hidroxi esteroide deshidrogenasa y 17β-hidroxi
esteroide deshidrogenasa. Estas enzimas son las de
mayor expresión en la esteroidogénesis adrenal y
testicular.
Acción de los disruptores endocrinos induciendo
enzimas de la familia cyp2b y cyp3a
Las drogas de mayor aplicación terapéutica tienen una efectividad de entre el 21 al 60%
empleadas en los pacientes. Tanta variabilidad
es multifuncional pudiendo diversos factores genéticos, propios de la enfermedad, de drogas o
alimentos administrados simultáneamente, modificar la absorción, distribución, metabolismo
y/o excreción de los fármacos.31 El resultado de la
interacción de estos factores determina para cada
substancia en función del tiempo, el perfil de su
81
Reproducción - Vol 24 / Nº 2 / Junio 2009
concentración en el plasma y, en consecuencia, su
biodisponibilidad y acción farmacológica a nivel
de sus receptores o de las enzimas. Esta diferencia en la respuesta clínica a la administración de
una droga determinada entre pacientes ha sido
especialmente observada cuando se metabolizan
por el Citocromo P450 (CYP) una superfamilia
de enzimas microsomales. La biodisponibilidad
puede ser modificada por diversos factores tales
como aquellos que inhiben el CYP, que inducen
el CYP y polimorfismos genéticos. Las principales
enzimas vinculadas al proceso de metabolización
de distintos fármacos son el CYP 3A, CYP 2D6,
CYP 2C9, CYP 2C8 y CYP 2D6.
Ejemplo de la acción de una substancia inhibidora del CYP3A4: se administra una determinada dosis de un fármaco que es metabolizada en
el intestino y en el hígado llegando a una concentración del 15 % de la dosis administrada. Si
simultáneamente se administra un inhibidor del
CYP, la concentración luego del pasaje entero hepático será del 45 %. En la situación inversa una
substancia que facilite la expresión del CYP incrementar su acción metabólica disminuyendo muy
significativamente la concentración final del fármaco. Finalmente, los polimorfismos de los CYP
pueden ser tanto inactivantes como activantes de
la acción de la enzima produciendo mayor o menor concentración del fármaco administrado. Esto
permitió clasificar a las personas en pobres, intermedios, rápidos o ultrarrápidos respondedores,
conocimiento de singular importancia para adecuar la dosis necesaria y evitar efectos secundarios.
El E2 y la T son metabolizados por el CYP3A.32
Experimentalmente existen evidencias de alteraciones del CYP y de la función biológica de las
hormonas sexuales inducidas por DE.33 Estudios
de fármaco-genética permitirán reconocer en humanos la acción de DE sobre los CYP induciendo
o inhibiendo su acción biológica produciendo alteraciones en el eje reproductivo.
Disruptores endocrinos y función
reproductiva femenina
Varios estudios han concluido que las mujeres
expuestas a DES presentan más posibilidades de
haber nacido prematuramente y de sufrir abortos
espontáneos y embarazos ectópicos que las mujeres no expuestas.34 Además, las mujeres expuestas
82
sufren con mayor frecuencia cánceres reproductivos (vagina y cérvix) y malformaciones de órganos
reproductores (útero y cérvix). Se ha sugerido que
la susceptibilidad aumentada a tumores se pasa a
través del linaje materno a generaciones futuras
y los mecanismos que involucran estos eventos
transgeneracionales incluyen eventos genéticos y
epigenéticos.35
La exposición a genisteína causa efectos deletéreos en el desarrollo del sistema reproductivo femenino. La fertilidad se vio disminuida a dosis de
0.5, 5.0 ó 25.0 mg/kg y la infertilidad se observó
a 50 mg/kg de peso.36-37
Experimentalmente se demostró que la administración a ratas hembras durante los 5 primeros
días de vida de dosis de 10, 100 ó 1000 microgramos / kg / día de bisfenol A, indujo a los 18 meses,
comparado con animales controles, un incremento del tamaño de los ovarios e hiperplasia endometrial y lesiones proliferativas del oviducto.38 Se
están realizando estudios para confirmar los efectos de este disruptor sobre el sistema reproductivo
femenino así como sus acciones sobre el sistema
inmune y el cerebro.39
Los ftalatos de cadena corta y bajo peso molecular son ampliamente usados, especialmente
en productos cosméticos y el dietil ftalato se encuentra en casi todos los productos para el cuidado personal de niños y niñas.40 Estos disruptores
son también comunes en productos para adultos
como perfumes, lociones para después de afeitar,
shampoo, maquillajes y productos para las uñas.41
Se estudiaron los efectos del di-2-etilhexil ftalato (DEHP) sobre el eje hipotálamo-pituitariogonadal, la esteroideogénesis en las células de la
granulosa y la secreción de LH por los gonadotropos en ratas hembras en edad de desarrollo. La exposición de éstas a los 20 días de edad durante 10
días a 500 mg de DEHP por sonda oral redujo los
niveles de progesterona y estradiol mientras los niveles de LH aumentaban. Por otra parte, los cultivos primarios de las células de la granulosa aisladas
exhibieron una capacidad atenuada para producir
progesterona en repuesta a la estimulación por LH
y FSH, así como un menor grado de transporte
de colesterol endógeno a la mitocondria. Además,
la LH en respuesta al GnRH estuvo significantemente aumentada en células pituitarias aisladas
Hugo Scaglia y col
Disruptores endocrinos
en cultivo. En suma, el ácido 2-etilhexanoico, un
metabolito de DEHP, potenció la producción de
LH a través del estímulo con GnRH. Vemos que
el DEHP ejerce un efecto dual sobre el eje, estimulando la función hormonal de la hipófisis y
al mismo tiempo inhibiendo la esteroideogénesis
por las células de la granulosa.42
Si bien se están realizando investigaciones en
mujeres y niñas sobre posibles efectos de la ftalatos
sobre el eje reproductivo todavía no existen resultados categóricos al respecto.
En síntesis, existen numerosos datos experimentales y en mujeres que apoyan que determinados DE administrados en tiempos prolongados
y a determinadas dosis inducen pubertad precoz,
alteraciones de la menstruación y ovulación, reducen la fertilidad y fecundidad, interrumpen la
lactación y producen menopausia a edades más
tempranas.
Disruptores endocrinos y cáncer de mama
Diversos DE han sido involucrados en procesos carcinogenéticos, particularmente en mama.
Realizamos un estudio premilinar con paciente del
Servicio de Cirugía y de Cirugía Plástica del Hospital Italiano de La Plata con el objeto de definir
si algunos contaminantes ambientales pudieran
encontrarse en mayores concentraciones en tejido
mamario con cáncer respecto a mamas normales.
Evaluamos los siguientes disruptores endocrinos:
1.PCBs Policlorados Bifenilos (14 compuestos).
2.PAHs (10 compuestos).
3.Plaguicidas organoclorados: hexaclorobenceno
(HCB α, β y γ), hexaclorociclohexano (Lindano), Aldrin, Endosulfan α y γ, o-clordano,
endrin, dieldrin (DDL), heptacloro, heptaclorohepóxido (HTX), op, pp DDT, y op, pp
DDE.
Los estudios se realizaron por técnicas de
HPLC en el citosol del tejido mamario con cáncer, tejido adyacente normal y en tejido de mama
normal obtenido de cirugía estética reductora.
Los resultados de los siguientes plaguicidas,
expresados en partes por millón, se muestran
en la tabla adjunta. No se detectaron PCBs ni
PAHs en ninguno de los casos.
Tabla 1.
Tejido
HCB
γHCH
HTX
DDL
opDDE
DDT
MA
0.151
0.157
ND
0.0590
ND
ND
T
0.128
0.120
ND
0.0457
ND
ND
MA
0.183
0.096
0.071
0.203
ND
ND
T
0.150
0.080
0.066
0.185
ND
ND
MN I
0.092
ND
ND
ND
0.053
0.011
MN D
0.082
ND
ND
ND
0.009
0.060
MA: mama adyacente, T: tumor, MN I y MN D: mama normal derecha
e izquierda obtenida de cirugía estética.
Estos resultados, aunque preliminares, demuestran que la mayoría de nosotros portamos
numerosas sustancias químicas persistentes, siendo algunas de ellas disruptores endocrinos. Posiblemente, y esto será objeto de estudios futuros,
la predisposición genética o factores de riesgo aumentados en presencia de los DE pudieran facilitar el desarrollo de patología tumoral mamaria.
Si bien los estudios epidemiológicos no han
podido demostrar una asociación directa entre la
exposición a DE y cáncer de mama en la población general, existen fuertes evidencias de que la
alta exposición a DE estaría vinculada a esta patología en individuos susceptibles genéticamente.43
Disruptores endocrinos y el sistema
neuroendocrino
Está debidamente establecido que el sistema
neuroendocrino, entre otras funciones, regula la
reproducción, el eje tiroideo, el crecimiento, el estrés y la lactación. La integración de este sistema
involucra señales de células del sistema nervioso
central liberando hormonas hipotalámicas estimulantes o inhibidoras de la producción hormonal adenohipofisaria para regular los distintos ejes
endocrinos. Como ha sido demostrado en roedores, diversos DE pueden actuar directamente en el
sistema neural modificando la secreción de neurotransmisores como la serotonina, norepinefrina y
acetilcolina.44
En el caso de la reproducción los DE a nivel
del sistema nervioso central alteran diversos aspectos de la vida reproductiva en ambos sexos como
vimos en párrafos anteriores.
Para el eje tiroideo los DE pueden actuar a los
3 niveles: neuronas hipotalámicas productoras de
TRH, producción hipofisaria de TSH y tiroidea
83
Reproducción - Vol 24 / Nº 2 / Junio 2009
de T3 y T4, alterando el normal funcionamiento
del eje.45
Novedosos Disruptores endocrinos
Recientemente un grupo de investigadores argentinos46 demostró que el 4-methylbenzylidene
camphor (4-MBC), un absorbente ultravioleta,
administrado a bajas dosis regula el eje neuroendocrino reproductivo en ratas macho. Estudios in
vivo mostraron una disminución de la concentración circulante de LH y FSH. Estudios in vitro
demostraron la disminución de la secreción de
GnRH hipotalámica.
Entendemos que este estudio es de singular
importancia debido a que este tipo de compuestos se emplean en protectores solares con las implicancias que tiene su posible acción como DE
considerando que su estructura química similar a
la del estradiol podría actuar como mimético estrogénico, afectando sobre todo a niños y niñas
prepuberales susceptibles genéticamente. Además,
es almacenado en el tejido adiposo prolongándose
su liberación por varias semanas.
Conclusiones
Actualmente resulta muy dificultoso sacar
conclusiones directas sobre el efecto de los DE en
el humano por las limitaciones y la complejidad
de estos estudios. Los estudios en humanos están
limitados a subpoblaciones altamente expuestas
a DE en forma accidental o laboral. Sin embargo, aunque son limitadas, en el humano existen
evidencias directas donde los datos clínicos y epidemiológicos convergen para implicar a los DE
en varias patologías como alteraciones de los ejes
reproductivo y tiroideo en hombres y mujeres, así
como en la patogénesis de la obesidad y diabetes.
Respecto de los DE y de su acción alterando el
equilibrio hormonal, deben considerarse diversos
aspectos:
1.El tiempo de exposición a los DE.
2.La exposición a los DE raramente es única.
3.Los mecanismos que alteran los ejes endocrinos involucran su acción sobre los receptores
nucleares, otros procesos de la esteroidogénesis
y caminos metabólicos no mediados por esteroides como por ejemplo neurotransmisores.
84
4.Pueden afectar no sólo al individuo, sino también a distintas personas si se modifica la línea
germinal presentándose como un fenómeno
genético o epigenético.
5.La influencia de los DE sobre el sistema neural y neuroendocrino puede ser transmitido a
próximas generaciones.47
En los humanos la exposición a los DE se produce por múltiples vías. Puede ser oral (con alimentos, agua u otros líquidos), por la piel (por
cosméticos u otros productos de cuidado personal) y en los niños también por contacto con juguetes de diversos materiales o por inhalación.
Serán necesarios estudios epidemiológicos
“gold standard” para evaluar los riesgos sobre la
salud en los humanos. Estos son caros y lentos, y
se necesita un mínimo de 5 años desde la concepción para estudiar los resultados sobre la salud. Las
ciencias de la salud en general, y la toxicología y la
endocrinología en especial, juegan un papel muy
importante en el seguimiento de los químicos que
se encuentran en nuestro entorno y en la producción industrial de los mismos.
Esto no significa que se prohíba la síntesis de
estos compuestos, algunos de los cuales tienen
gran importancia en la agricultura y la ganadería.
Lo que sí debería lograrse es una mayor motivación para que la industria química desarrolle compuestos con estas acciones benéficas sin interferir
en los mecanismos hormonales.
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